【免疫学总结】3、抗原

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抗原

抗原(Antigen, Ag)

是指能与T细胞、B淋巴细胞的TCR(T 细胞受体)或BCR(B细胞受体)结合,促使其增殖、分化,产生抗体或致敏淋巴细胞,并与之结合,进而发挥免疫效应的物质

抗原有两个重要特性

免疫原性、抗原性

免疫原性

抗原刺激机体产生免疫应答,诱导产生抗体或效应淋巴细胞的能力

抗原性

即抗原与其所诱导产生的抗体或效应淋巴细胞特异性相结合的能力

半抗原/不完全抗原:仅具备抗原性而不具备免疫原性的物质。

第一节  抗原的异物性与特异性

一、异物性

异物即非“己”的物质。一般来说,抗原与机体之间的亲缘关系越远,组织结构差异越大,异物性越强,其免疫原性就越强。

①异物性不仅存在于不同种属之间;

②也存在于同种异体之间,如同种异体移植物是异物,也有免疫原性;

自身成份也可被机体视为异物。(如发生改变;在胚胎期未与免疫活性细胞充分接触。)

二、特异性

是指抗原刺激机体产生免疫应答及其与应答产物发生反应所显示的专一性,即某一特定抗原只能刺激机体产生特异性的抗体或致敏淋巴细胞,且仅能与该抗体或对该抗原应答的淋巴细胞有特异性结合。

1.抗原表位

决定抗原特异性的结构基础是存在于抗原分子中的抗原表位。抗原表位(epitope)、又称抗原决定簇(antigenic determinant)

①抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团;

②它是与TCR/BCR及抗体特异性结合的基本结构单位

2.抗原表位的类型:

构象表位

前者指短肽或多糖残基在空间上形成的特定的构象,也称非线性表位

顺序表位

又称线性表位,由连续性线性排列的短肽构

抗原结合价(antigenicvalence)

指一个抗原分子上能与相应抗体发生特异性结合的抗原决定簇的总数

T细胞抗原表位和B细胞抗原表位的概念及区别:

T细胞表位B细胞表位
识别表位受体TCRBCR
MHC分子参与必需无需
表位性质主要为线性短肽天然多肽、多糖、脂多糖、有机化合物
表位类型线性表位构象表位或线性表位
表位位置抗原分子任意部位抗原分子表面

3.表位-载体效应(carriereffect)

B 细胞应答产生抗体需要 Th 细胞的辅助。半抗原为简单分子,只能提供B细胞表位;载体则提供Th细胞识别的T细胞表位。

在免疫应答中,B细胞识别半抗原,并提呈载体表位给CD4+ T细胞,Th细胞识别载体表位,这样载体就可把特异T-B细胞连接起来(T-B桥联),T细胞才能激活B细胞。

4.共同抗原表位(commonepitope)

①某些抗原分子中常带有多种抗原表位,不同抗原之间含有的相同或相似的抗原表位。

②某些抗原不仅可与其诱生的抗体或致敏淋巴细胞反应,还可与其他抗原诱生的抗体或致敏淋巴细胞反应。、

5.交叉反应(cross-reaction)

抗体或致敏淋巴细胞对具有相同和相似表位的不同抗原的反应。

第二节 影响抗原免疫应答的因素

一、抗原分子的理化性质

1.化学性质:

大分子有机物,如蛋白质、糖蛋白脂蛋白和多糖类、脂多糖等都有免疫原性。

2.分子量大小

分子量越大,含有抗原表位越多,结构越复杂,免疫原性越强。大于100kD的为强抗原,小于10kD的通常免疫原性较弱,甚至无免疫原性。

3.结构的复杂性

4.分子构象 (conformation)

某些抗原分子在天然状态下可诱生特异性抗体,但抗原分子构象发生改变,可以影响其抗原特异性甚至免疫原性。此因素主要影响 B 细胞免疫。

5.易接近性(accessibility)

是指抗原表位能否被淋巴细胞抗原受体所接近的程度。

6.物理状态

一般聚合状态的蛋白质较其单体有更强的免疫原性;颗粒性抗原的免疫原性强于可溶性抗原。因此常将免疫原性弱的物质吸附在某些大颗粒表面,可增强其免疫原性。

二、宿主方面的因素:

①遗传因素 

②年龄、性别与健康状态

三、抗原进入机体方式的影响:

①抗原剂量要适中,太低和太高则诱导免疫耐受;

②免疫途径:皮内免疫>皮下免疫>腹腔注射/静脉注射>口服易诱导耐受;

③注射间隔时间要适当,次数不要太频;

④要选择好免疫佐剂,弗氏佐剂主要诱导IgG类抗体产生,明矾佐剂易诱导IgE类抗体产生。

第三节 抗原的种类

一、根据诱生抗体时需否Th细胞参与分类

1.胸腺依赖性抗原(thymus dependent antigen, TD-Ag)

需在T细胞辅助才能激活B细胞产生Ab,由T细胞表位和B细胞表位组成。绝大多数Ag属此类。

2.胸腺非依赖性抗原(thymus independent antigen,TI-Ag)

需T细胞辅助或依赖程度较低即可刺激机体产生抗体,由多个重复的B表位组成。少数Ag属此类。如细菌多糖、聚合鞭毛蛋白等。

3.TD-Ag与TI-Ag的特性比较

胸腺依赖性抗原胸腺非依赖性抗原
组成B、T细胞表位  重复B细胞表位
T细胞辅助必需无需
免疫应答类型体液、细胞免疫体液免疫
抗体类型多种IgM
免疫记忆
化学组分蛋白质多糖

二、根据抗原与机体的亲缘关系分类

1.异嗜性抗原(heterophilic antigen)(Forssman 抗原)

为一类与种属无关,存在于人、动物及微生物之间的共同抗原。如:溶血性链球菌的表面成分与人肾小球基底膜及心肌组织。

2.异种抗原(xenogenic antigen)

来自不同种属的抗原。

3.同种异型抗原(allogenic antigen)

HLA;ABO系统和Rh系统等。

4.自身抗原(autoantigen)

在感染、外伤、服用某些药物等影响下,使免疫隔离部位的抗原释放,或改变和修饰了的自身组织细胞,可诱发对自身成分的免疫应答,这些可诱导特异性免疫应答的自身成分称为自身抗原,例如晶状体抗原等。

5.独特型抗原(idiotypic antigen)

T细胞抗原识别受体(TCR)及BCR或Ig的V区所具有的独特的氨基酸顺序和空间构象,可诱导自体产生相应的特异性抗体,这些独特的氨基酸序列称为独特型(idiotype, Id)抗原而成为自身免疫原,所诱生的抗体(即抗抗体,或称Ab1)称抗独特型抗体(AId)。

三、根据抗原是否在抗原提呈细胞内合成分类

1.内源性抗原(endogenous antigen)

指在抗原提呈细胞内新合成的抗原。如病毒感染细胞合成的病毒蛋白、肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原等。此类抗原在细胞内加工处理为抗原短肽,与MHC-Ⅰ类分子结合成复合物,被CD8+T细胞的TCR识别。

2.外源性抗原(exogenous antigen)

指并非由抗原提呈细胞合成、来源于细胞外的抗原。抗原提呈细胞可通过胞噬、胞饮和受体介导的内吞等作用摄取外源性抗原,如吞噬的细胞或细菌等。在内吞体及溶酶体内,此类物质被酶解加工为抗原短肽后,与MHC-Ⅱ类分子结合为复合物,被CD4+T细胞的TCR识别。

第四节 非特异性免疫刺激剂

一、超抗原

普通蛋白质抗原可激活机体总T细胞库中万分之一至百万分之一的T细胞。

某些抗原物质,只需要极低浓度(1~10ng/ml)即可激活2%~20%T细胞克隆,产生极强的免疫应答,这类抗原称之为超抗原(superantigen, SAg)。

SAg的作用特点:

①具有强激活T细胞作用

②不需APC处理

③可激活T细胞,又可致T细胞产生免疫耐受或抑制.

实际为多克隆激活剂,有内源性和外源性之分

二、佐剂

预先或与抗原同时注入体内,可增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答类型的非特异性免疫增强性物质,称为佐剂(adjuvant)。

分类:

①生物性

卡介苗(BCG)、短小棒状杆菌(CP)、脂多糖(LPS)和细胞因子(如GM-CSF);

②无机化合物

氢氧化铝[Al(OH)3];

③人工合成

双链多聚肌苷酸:胞苷酸(poly I:C)和双链多聚腺苷酸:尿苷酸(poly A:U);矿物油;脂质体;免疫刺激复合物(ISCOMs) ;含CpG脱氧寡核苷酸 等。

弗氏完全佐剂(Freund’scomplete adjuvant, FCA)、弗氏不完全佐剂(Freund’s incompleteadjuvant, FIA)是目前动物试验中最常用的佐剂。

作用机制:

①改变抗原物理性状,延缓抗原降解和排除,延长抗原在体内潴留时间;

②刺激单核-巨噬细胞系统,增强其对抗原的处理和提呈能力;

③刺激淋巴细胞的增殖分化,从而增强和扩大免疫应答的能力。

三、丝裂原(mitogen)

亦称有丝分裂原,因可致细胞发生有丝分裂而得名。由于其与淋巴细胞表面的相应配体结合,刺激静止淋巴细胞转化为淋巴母细胞和有丝分裂,激活某一类淋巴细胞的全部克隆,因而被认为是一种非特异性的淋巴细胞多克隆激活剂。

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